电刷镀技术理论知识VIP

PAGEPAGE6电刷镀技术理念知识第一节概述一、电刷镀技术的基本原理电刷镀是依靠一个与阳极接触的垫或刷提供电镀需要的电解液，电镀时，垫或刷在被镀的阴极上移动的一种电镀方法。电刷镀使用专门研制的系列电刷镀溶液、各种形式的镀笔和阳极，以及专用的直流电源。工作时，工件接电源的负极，镀笔接电源的正极，靠包裹着的浸满溶液的阳极在工件表面擦拭，溶液中的金属离子在零件表面与阳极相接触的各点上发生放电结晶，并随时间增长逐渐加厚，由于工件与镀笔有一定的相对运动速度，因而对镀层上的各点来说是一个断续结晶过程。二、电刷镀技术的特点电刷镀镀层的形成从本质上讲和槽镀相同，都是溶液中的金属离子在负极（工件）上放电结晶的过程。但是和槽镀相比，电刷镀中镀笔和工件有相对运动，因而被镀表面不是整体同时发生金属离子还原结晶，而是被镀表面各点在镀笔与其接触时发生瞬间放电结晶。因此，电刷镀技术在工艺方面有其独特之处，其特点可归纳如下：1、设备简单，不需要镀槽，便于携带，适用于野外及现场修复。尤其对于大型、精密设备的现场不解体修复更具有实用价值。2、工艺简单，操作灵活，不需要镀的部位不要用很多的材料保护。3、操作过程中，阴极与阳极有相对运动，故允许使用较高的电流密度，它比槽镀使用的电流密度大几倍到几十倍。4、镀液中金属离子含量高，所以镀积速度快（比槽镀快5倍～10倍）。5、溶液种类多，应用范围广。目前已有一百多种不同用途的溶液，适用于各个行业不同的需要。6、溶液性能稳定，使用时不需要化验和调整；无毒，对环境污染小；不燃、不爆，储存、运输方便。7、配有专用除油和除锈的电解溶液，所以表面预处理效果好，镀层质量高，结合强度大。8、有不同型号的镀笔，并配有形状不同、大小不一的不溶阳极，对各种不同几何形状及结构复杂的零部件都可修复。某些阳极也可使用可溶性阳极。9、费用低，经济效益大。10、镀后一般不需要机械加工。11、一套设备可在多种材料上刷镀，可以镀几十种镀层。获得复合镀层非常方便，并可用叠层结构得到大厚度镀层。12、镀层厚度的均匀性可以控制，既可均匀镀，也可以不均匀镀。三、电刷镀技术的的用途1、修复槽镀产品的缺陷。2、修复加工超差件及零件的表面磨损，恢复其尺寸精度和几何形状精度。3、修复零件表面的划伤、沟槽、凹坑、斑蚀。4、强化新品表面，使其有较高的力学性能和较好的物化性能。5、制备零件表面的防护层，如要求表面耐腐蚀、耐高温、耐氧化，对铝及铝合金表面进行氧化处理。6、完成槽镀难于完成的作业。如：（1）零件太大或要求特殊而无法槽镀。（2）工件难以拆装或拆装运输费用昂贵，对大型设备现场修理。（3）只需局部镀的大件或镀盲孔。（4）零件浸入镀槽会引其他部位的损坏或污染镀液。第二节电刷镀设备现代电刷镀技术要求有专用的设备和工辅具。它包括电源装置，一整套齐备的镀笔工具和可更换的阳极及包裹材料，还有夹持零件转动的转胎和其他辅助工具。一、电源电源是实施电刷镀的主要设备，是用来提供电能的装置。因此，必须达到下列设计要求：1、电源必须具备变交流电为直流电的功能，并要求负载电流在较大范围内变化时，电压的变化很小。2、输出电压应能无级调节，以满足各道工序和不同溶液的需要。常用电源电压可调节范围为0V～30V，大功率电源最高电压可达到50V。3、电源的自调作用强，输出电流应能随镀笔和阳极接触面积的改变而自动调节。4、电源应装有直接或间接地测量镀层厚度的装置，以显示或控制镀层的厚度。5、有过载保护装置。当超载或短路时，能迅速切断主电路，保护设备和人员安全。6、电源应体积小、质量轻，工作可靠，操作简单，维修方便。目前，国内有许多厂家生产电刷镀电源，以其控制和输出形式，大体有恒压式、恒流式、脉冲式三种类型。其组成部分和工作原理是基本相同的，一般主要由整流装置、安培小时计、过载保护电路及其他一些辅助电路组成。二、镀笔镀笔由阳极与镀笔杆组成，镀笔杆包括导电杆、散热器、绝缘手柄等。1、阳极的分类及选用按所使用的材料阳极可分为：石墨阳极、铂铱合金阳极、不锈钢阳极、可溶性阳极和其他材料阳极。为了适应不同形状和不同尺寸工件的需要，可将阳极制作成圆柱、半圆、月牙、平板、方条、线状等各种形状。在实践操作中，选用什么形状及多大尺寸的阳极，要根据待镀工件表面的形状和大小平决定。例如：线细状阳极适用于填补沟槽、凹坑；圆柱状阳极用于内径或小平面，半圆形阳极用于内孔或平面；月牙形阳极用于外圆；平板形阳极用于平面或外圆等。一般小面积刷镀，设计的阳极工作面积占被镀面积的1/5～1/3为最佳。但刷镀大面积时，由于受材料大小和强度的限制，不可能做成很大尺寸的阳极，所以只能根据现有材料的尺寸，做出尽量大的阳极来使用。2、阳极的包裹及包裹材料目前使用的阳极，其外表面如不用适当的材料包裹是不允许直接用来刷镀的。阳极包裹的作用是储存镀液，防止阳极与工件直接接触短路，以免烧伤工件。同时对阳极表面腐蚀下来的石墨粒子和其他杂质起到机械过滤作用。常用的包裹材料主要是医用脱脂棉，涤纶棉套，或人造毛套等。包裹时，一般先在阳极表面上包一层适当厚度的脱脂棉花，外面再用涤纶棉套或人造毛套裹住。阳极的包裹主要是将与工件接触的表面包起来。包裹圆柱、平板形阳极的步骤和方法是：（1）将脱脂棉花撕成片状（厚度约3mm～6mm）。（2）根据阳极形状和大小，用剪刀将棉花剪成条状。（3）用棉花条沿阳极外表面包裹。棉花的开头与收尾应扯成楔形，使棉套紧密均匀。（4）选择适当尺寸的涤纶绵套套住棉花，并用橡皮筋捆紧，以提高棉套的耐磨性。阳极的包裹层厚度要均匀、适当。太厚时，虽然储存镀液多，但电阻大，沉积速度慢，太薄时，储存镀液少，容易磨穿，造成工件局部过热，甚至发生短路，影响镀层质量。包套厚度一般取5mm～15mm（指包套在虚态情况下）。3、镀笔的使用和保管在刷镀时，对于每一种溶液都必须有一支或几支专用镀笔。每支镀笔使用前都必须先在笔杆上贴上所用镀液的名称标签，不能混用。镀笔用完后要用清水冲洗干净分别存放，不能混放，更不能混用，尤其是镀铜与镀镍的镀笔不能混用，以免镀液互相污染。下一次使用镀笔前，应注意检查电缆线插孔处是否有锈蚀，若有锈蚀，要拆卸清理干净。石墨阳极长时间使用也会被腐蚀，可用锉刀、刮刀等工具将表面腐蚀刮除，继续使用。过度腐蚀就要报废。阳极包套一旦磨穿就要及时更换。换下的棉花一般不能再用，较干净的棉花可用水冲冼，晒干后继续使用。用过的镀笔，长时间不再用时，应将阳极、锁紧螺帽、导电杆、散热器分别拆开，清理干净后分别保管，以备再用。三、辅助器具及材料1、转胎它是用来夹持零件转动的设备。为了满足阴极和阳极之间相对运动速度的要求，减少劳动强度，对于轴类零件的电刷镀，它是不可缺少的设备。2、盛液杯、塑料盘、挤压瓶盛液杯用来盛装镀液，塑料盘用来回收镀液或废水，挤压瓶用来盛冲洗水或装镀液作为供送镀液的器具。3、手提式电机、各种小砂轮、油石、刮刀这些是用来清理、整形工件的划痕、沟槽、凹坑等缺陷和修整镀层不可缺少的一整套工具。4、绝缘胶带、塑料布绝缘胶带和塑料布用来粘贴和遮蔽工件的非镀面，防止污染和腐蚀。5、剪刀、橡皮筋、针和线剪刀用于剪棉花和涤棉套，橡皮筋做捆扎包套用，针和线用来缝合包套。第三节电刷镀溶液电刷镀溶液与有槽电镀溶液相比有明显的特点。大多数金属镀液都是有机鳌合物的水溶液；除了小部分有特殊要求的镀液（金、银）外，其余的镀液都不含有氰化物；镀液中金属离子含量高，沉积速度快；部分溶液的酸性或碱性较强，多数溶液的pH值在4～10之间，其腐蚀性小。酸性镀液一般比碱性镀液的沉积速度快，但酸性镀液一般不宜直接在组织疏松的材料上起镀；碱性镀液和中性镀液比酸性镀液的沉积速度慢些，但是它们的镀覆工艺性能和镀覆层的力学性能是比较好的。电刷镀溶液分为表面预处理溶液、单金属镀液、合金镀液、退镀液和钝化液5大类，共18个系100多个品种。电刷镀溶液质量的好坏直接关系到工件的修复质量。一般来讲，对电刷镀所用溶液有以下要求：（1）溶液长时间不用时，不应有沉淀、变色、变质发生；（2）镀液中金属离子浓度较为恒定；（3）镀液利用率高，用过的废液对环境污染少或无污染；（4）镀液对人体伤害少或是绿色环保镀液。一、表面预处理溶液用于表面预处理的溶液主要有电解除油液（电净液）和对表面电解刻蚀（除锈）的活化液。（一）1号电净液的性能、用途与工艺规范该溶液为无色透明的碱性水溶液，pH=13，冻点为－10℃。可以长期存放，腐蚀性小。1号电净液具有较强的去油污能力，并且有轻微的去锈蚀作用，适用于所有金属表面的电解除油。工作电压8V～15V相对运动速度60mm/s～电源极性正接（高强度钢除外）（二）0号电净液的性能、用途与工艺规范这是一种与1号电净液性能相似的除油溶液。无色透明，pH=13，冻点为－10℃，工作电压8V～15V相对运动速度60mm电源极性正接（三）1号活化液的性能、用途与工艺规范该溶液无色透明，呈酸性，pH=0.4，冻点为－15℃，可长期存放。1号活化液有去除金属表面氧化膜和疲劳层的能力，对基体腐蚀较慢，适用于低碳钢、低碳合金钢以及白口铸铁等材料的表面活化处理。活化时按以下工艺规范操作：工作电压8V～15V相对运动速度100mm/s～160电源极性正接或反接（四）2号活化液的性能、用途与工艺规范溶液的pH=0.3，无色透明，冻点为－17℃，可长期存放。2号活化液具有较强的去除金属表面氧化膜和疲劳层的能力，对基体腐蚀快，适用于中碳钢、中碳合金钢、高碳钢、高碳合金钢、铝和铝合金、灰口铸铁、镍层以及难熔金属的活化处理。也可用于去除金属毛刺和剥蚀镀层。操作工艺规范为：工作电压6V～14V相对运动速度100mm/s～160mm电源极性反接（五）3号活化液的性能、用途与工艺规范3号活化液呈淡绿色，pH=4，冻点为－9℃，可长期存放。3号活化液对铁素体基体的作用较弱，甚至不起作用，而对碳化物的作用很强。因此除对铜等少数材料活化时单独使用外，一般与其他活化液（1号、2号）配合使用。主要用途是去除中、高碳钢、铸铁等材料经1号、2号活化液活化后表面出现的炭黑层，以提高镀覆层与基体的结合强度。其操作工艺规范为：工作电压10V～25V相对运动速度100mm/s～130电源极性反接（六）4号活化液的性能、用途与工艺规范该溶液无色透明，pH=0.2，冻点为－18℃，可长期存放。4号活化液腐蚀能力很强，适用于钝化状态的铬、镍钢或者经上述活化液活化后仍难施镀的基体材料的活化处理。也可用于去除金属毛刺和剥蚀旧镀层。操作工艺规范为：工作电压10V～25V相对运动速度100mm/s～160mm电源极性反接二、单金属镀液（一）镀镍溶液1、镍的性质和用途在表面镀覆技术中，镍是应用最广泛的镀层。尤其在机械零件修复和强化零件表面用得最多。这是因为镍镀层具有优良的物理、化学和力学性能。镍镀层在真空中有很好的化学稳定性，不易变色。镍有很强的钝化能力，能够迅速地生成一层很薄的钝化膜，所以在常温下能很好地抵抗大气、碱和某些酸的腐蚀。例如：镍在有机酸中很稳定，在浓硝酸中处于钝化状态，在硫酸和盐酸中溶解缓慢，但易溶于稀硝酸中。电刷镀镍层具有较高的硬度，并有较好的塑性。因此，被广泛应用于要求硬度高、耐磨性好的零件表面。镍还有较好的抗高温氧化性能，在温度高于600℃时，表面才被氧化。电刷镀的镍层晶粒很细小，具有良好的抛光性能。经抛光的镀镍层可以得到很光亮的外表，在大气中可长时间保持光泽性。2、特殊镍的性能、用途及工艺条件特殊镍溶液是一种强酸性镀液，pH=1，颜色呈深绿色，有较强的醋酸味。溶液中镍离子含量为85g/L，密度1.23g/cm，镀层硬度HB550。特殊镍与绝大多数金属基体（铸铁等疏松材料除外）都有很高的结合力，镀层致密，耐磨性好。主要用作在钢、铝、铜、不锈钢、铬、镍等材料上镀底层或中间夹心层，也可用作镀覆耐磨层。用在不锈钢、铬、镍上镀底层时，为使其与基体结合良好，通常在酸性活化后，不用水漂洗而直接镀特殊镍。操作时先不通电，用镀笔蘸上溶液将被镀表面擦拭一遍，通电后，先用18V冲击镀一遍被镀表面，然后降至12V，相对运动速度100mm/s～160mm/s，工件接电源正极。3、快速镍的性能、用途与工艺规范该溶液略呈碱性，pH=7.5～7.8，蓝绿色，可嗅到氨水气味，镍离子含量为53g/L，密度1.5g/cm3，镀层硬度HRC45～48。溶液的特点是沉积速度快，镀覆层硬度高，抗磨损，并且耐腐蚀性也较好。可在各种材料上镀覆工作层、恢复尺寸层或镀复合层，更适用于铸铁上镀底层。工艺规范如下：工作电压10V～15V相对运动速度130mm/s～250mm/s电源极性正接在10V～15V电压，130mm/s～250mm/s相对运动速度下，电刷镀的快速镍镀层的硬度较高，并具有良好的耐磨性，其硬度和耐磨性指标等于或高于45号钢淬火加180℃回火后的硬度和耐磨性。硬度的峰值出现在12V及180mm/s附近，大小约为HV668。耐磨性的峰值出现在14V及180mm/s附近，大小约为45号钢淬火加180℃回火后的1.7倍。4、碱性镍的性能、用途与工艺规范溶液pH=8.5，呈蓝绿色，镍离子含量为54.4g/L，镀层硬度HB500。镀液的沉积速度快，有良好的工艺性。镀层组织细密，颜色均匀，应力低，可镀层厚。适用于各种材料上镀尺寸层或工作层。可代替中性镍使用。工艺规范如下：工作电压8V～14V相对运动速度130mm/s～20电源极性正接5、中性镍的性能、用途与工艺规范该溶液呈深绿色，pH=7，镍离子含量为28g/L，镀层硬度HB500。镀液的沉积速度快，有良好的工艺性。镀层组织细密，颜色呈银白色，耐腐蚀性好。可用于修补薄镀层，作铸铁的底层，也可作为铜与酸性镉的交替层。工艺规范如下：工作电压10V～14V相对运动速度100mm/s～160mm/s电源极性正接6、低应力镍的性能、用途与工艺规范这是一种专为沉积厚镀层时提供夹心层而研制的溶液。溶液pH=3.5，呈绿色，镍离子含量为75g/L，密度1.20g/cm3，硬度HB350。使用时先将镀液预热到50℃，可以得到组织细密、具有压应力或较小拉应力的镀覆层。主要用于复合镀层中的夹心层，也可作为保护镀层。工艺规范如下：工作电压8V～14V相对运动速度100mm/s～160mm/s电源极性正接（二）镀铜溶液铜是玫瑰红色的金属，原子量63.54，密度8.92g/cm3，熔点为1083℃。铜溶液有沉积速度快，镀层硬度适中的特点，所以被广泛用作快速恢复尺寸层或镀厚层。也可用来改善导电性、钎焊性或在钢件上镀防渗碳、防渗氮层。1、碱性铜的性能、用途与工艺规范碱铜溶液呈蓝紫色，pH=9.2～9.8，金属铜含量为62g/L，密度1.14g/cm3，镀层硬度HB250。镀液沉积速度快，腐蚀性小，最常用作快速恢复尺寸层和填补沟槽；特别适用于铝、铸铁或锌等难镀材料上镀覆；在钢件上镀覆时，最好先用特殊镍打底，以便获得更高的结合力。镀层组织细密，厚度在0.01mm时，就有良好的防渗碳、防渗氮能力。其工艺规范如下：工作电压10V～14V相对运动速度100mm/s～200mm/s电源极性正接2、高速酸性铜的性能、用途与工艺规范溶液呈深蓝色，pH=1.5，金属铜含量为116g/L，密度1.28g/cm3，镀层硬度HB300。该镀液有较高的沉积速度，主要用于大厚度快速恢复尺寸，填补凹槽。镀液腐蚀性大，镀前应将邻近的非镀覆表面保护好。镀层平滑致密，比酸性铜镀层硬，容易机械加工。高速铜在大电流密度下镀覆时晶粒易变粗，应保证镀液的连续供给。该溶液不能直接在钢（某些不锈钢除外）及少数贵金属上镀覆，镀前要用镍打底层。在铜基体上镀覆高速酸铜时，应在通电前先用该溶液湿润被镀表面。工作电压8V～14V相对运动速度160mm/s～电源极性正接3、高堆积碱铜的性能、用途与工艺规范镀液呈紫色，pH=8.5～9.5，金属铜含量为82g/L，密度1.28g/cm3，镀层硬度HB250。镀液有较高的沉积速度，能获得厚镀层，镀层应力小。该镀液无腐蚀性，用途很广泛，主要用于镀覆尺寸层。特别推荐在镉或锡零件上填补凹坑，也可用于印刷电路板的修理。其工艺规范如下：工作电压8V～14V相对运动速度130mm/s～200mm/s电源极性正接三、合金镀液合金镀层是指含两种或两种以上金属的镀层。合金分机械混合、固溶体和金属化合物三种结构形式。合金镀层具有单一金属镀层所不能达到的性能，它比单一金属镀层更能满足对金属制品表面提出的更高要求。合金镀层都具有一些优异的理化性能和力学性能，如抗腐蚀、耐高温，较高的硬度和耐磨性，优美的外观和较好的钎焊性等，因此，它们被广泛地用作防护、装饰、耐磨和其他功能性镀层。例如：镍－钨、镍－钴合金镀层，不但硬度高、耐磨损，而且耐高温，可作轴承、活塞、气缸、模具等零件的防护工作层。1、镍－钨合金溶液的性质、用途与工艺规范该溶液呈绿色，pH=2～3，溶液中含镍85g/L，含钨15%，镀覆层硬度HB750。溶液性能很稳定。镀层硬度高，抗磨损，主要用作耐磨件镀覆工作层，镀覆层厚限制在0.03mm～0.07mm范围内为最好。因此，可作为其他镀层的覆盖层，对较厚的镀层可先镀一层酸性镍或低应力镍。也可以与特殊镍交替镀覆叠镀层，操作时，每层镍－钨合金都要用油石或砂纸打磨光滑，经电净与1号活化液处理后，再镀特殊镍。工艺规范如下：工作电压10V～15V相对运动速度60mm/s～160mm/s电源极性正接2、镍－钨（D）合金溶液的性质、用途与工艺规范该溶液呈深绿色，pH=1.4～2.4，含镍80g/L，镀覆层硬度HRC55。该溶液有比镍－钨合金更优良的性能，硬度和耐磨性更高；可获得较厚的镀覆层，残余应力小。在高强度钢上镀覆氢脆性很小，在某些难镀金属上镀覆都能得到较好的结合力。主要用于各种零件上镀覆工作层。工艺规范与镍－钨合金相同。3、镍－钴合金溶液的性质、用途与工艺规范浅绿色，pH=3.2，常温下有酸性气味。镀层沉积速度快，韧性及耐热性好，镀厚能力强，镀层硬度约为HRC50～55，工艺规范如下：工作电压3V～8V相对运动速度160mm/s～23电源极性正接第三节电刷镀镀前表面预处理技术一、概述所有待镀覆的零件表面，镀前均需进行表面预处理，使其显露出洁净的新鲜基体，以便与镀层的结合足够牢靠。施镀前，用适当的方法清除表面上油污和锈蚀，并对其进行机械加工（车、磨等）是镀覆前表面预处理的主要内容。任何零件表面。粗看起来无论显得如何干净，而实际上几乎总存在着某些污垢物，这些污垢物对镀出高质量的镀层起着破坏作用。零件表面上最常见的污垢物按其性质可分为下列三种类型：1、油类、脂类及其他有机物；2、氧化物、疲劳层及相类似的其他金属化合物；3、各种夹杂物，如石墨、砂子、灰尘及机械附着在零件表面上的其他金属颗粒等。零件镀覆时，对表面上的污垢物必须清除干净。否则金属离子很难在阴极上结晶；或者生成一连片的单独的小疱瘤，这些小疱瘤没有完全将表面覆盖住，更没有与基体牢固地结合。如果零件表面有少许的油脂或氧化物时，即使能形成组织正常的镀层，但与基体的结合也是很不牢固的。这种情况往往不能当时被发现，而是在经过一段时间使用后才被发现。镀层在以后的使用中，在机械作用（弯曲、冲击等）或受热作用下就会开裂和脱落。当镀件表面有局部的点状油脂或氧化物时，所得到的镀层是不致密的，即多孔或者有小气泡和鼓包，这些小气泡和鼓包通常是在加热时出现。镀件表面有砂粒、灰尘或其他固体质点存在时，得到的镀层是不牢固的，即多孔并有小疱瘤，容易发脆，造成局部脱落。有时，虽然对镀件表面上的油脂和氧化膜用适当的方法（化学法或电化学法）清除干净了，但如果其表面上残留的化学溶液没有冲洗干净或者冲洗水杂质太多，那么镀层与基体的结合也是不牢固的。有些零件经过长期使用后，表面形成了一层疲劳层，它是机械地附着在零件表面上的很疏松的一层金属颗粒，如果在镀覆前不清除掉，那么新镀覆在上面的镀层也将会随着这一疲劳层很快脱落下来。在很粗糙的零件表面上施镀，镀层也是粗糙的，不牢固的。施镀时应尽量提高工件表面的光滑度和清洁度，以得到最良好镀层结合力。表面有划伤、研伤，出现沟槽和凹坑时，也必须用适当的方法进行修整、打磨，去掉尖角、高棱，使其圆滑过渡，以减少应力集中。此外，对新零件进行施镀时，也要做好表面预处理工作。二、表面预处理方法和要求镀件表面镀前预处理主要有三种方法：1、机械加工。包括手工擦拭、车削、磨削、磨光、抛光等，用以清除表面的粗糙状态、氧化皮和脏物等。2、化学处理。用碱性溶液或有机溶剂除去表面污染，用酸液除去表面锈蚀和氧化皮等。3、电化学处理。包括用特制的溶液进行电解除油和对表面进行电解刻蚀，使基体晶格充分裸露，使表面处于活化状态。显然，对于不同的镀件表面，应选择不同的方法去处理。如对经过长期使用、表面磨损、有油污和结炭层的镀件，可用棉纱蘸清洗剂或碱液擦洗油污，然后用磨削或车削等机械加工法去除疲劳层，再用丙酮擦洗等化学法除油，最后用专门配制的电净液和活化液电解除油和除锈。而对于经过精加工后超差的新件，可直接用电化学法除油和除锈。对于一些轴、孔的内外径、平面等出现局部偏磨现象，表面油污不太多，也可以不经机械加工而直接用电化学法处理表面。在对零件表面上的划痕、沟槽和凹坑等缺陷进行填补修复时，应先进行整形。方法是：对划痕和沟槽，先用电动或气动的片状砂轮进行开槽，再用组锉、油石等工具修整，去掉毛剌，防止尖端放电，使沟痕与基体面呈圆滑状态。对窄而深的沟槽应适当加宽，修整后的宽度约为深度的2倍，使镀笔可以接触沟底，以保证施镀质量。对于表面压伤或因腐蚀而出现的凹坑，可用纸状砂轮除去粗糙物，拓宽根部和表面，再用油石、砂纸等修磨。修整后的宽度和深度略大于原来的宽度和深度。如果表面的刻痕很密集，或腐蚀小坑成片状，可用砂轮、刮刀、锉刀、砂纸等工具将缺陷全部清除，使其平滑。三、预处理后的表面粗糙度和清洁度要求及其测试方法在比较粗糙的表面镀覆时，所得到的镀层也是粗糙的，不仅不能满足表面粗糙度的要求，而且镀层的耐磨性和抗腐蚀性也较差。为了能获得高质量的镀层，使其达到所要求的粗糙度，对那些比较粗糙的表面，在镀前应进行车削、磨削、抛光、打磨等机械加工。一般经机械加工后的表面粗糙度应达到Ra=1.6以上，对于要求较高的制品表面可用磨光、抛光等方法，使粗糙度达Ra=0.8以上。有些要求有良好反光性能的镀层表面，可在镀后进行抛光处理。用来测量表面粗糙度的仪器装置大致可分为两类：一类是接触型，仪器的触针直接与表层接触；另一类是非接触型，例如一种数学式光学轮廓仪，可测定避免被触针划伤的软金属表面覆层。在某些材料上施镀时，倘若该表面只经过精抛光和除去油污和氧化物，而未用适当的溶液活化浸蚀，那么镀层与基体金属的结合力和镀层的抗弯能力均比经适当溶液活化浸蚀后、微观上略微粗糙的表面上得到的镀层为差。所以，几乎所有材料表面，在镀前都必须用适当溶液活化浸蚀，使基体显露出新鲜的表面。预处理后的表面，必须非常洁净，颜色应均匀一致，润湿性好，严禁用手或其他东西触及表面，一旦接触就可能留下油污，对镀层的结合性能产生有害的影响。一般情况下，预处理好的表面都应及时进行施镀，不能停留较长时间。因为新鲜的基体表面暴露在空气中很容易被氧化。对于在空气中极易氧化的金属更应采取相应措施，如经活化处理并用清水漂洗后，在不通电情况下，立即用镀笔在制品表面覆盖一层被镀金属溶液，防止氧化。镀层与基体金属是靠原子之间的库仑力而吸附结合的，只有镀件表面非常洁净并且金属晶格充分显露，才能使镀层与基体的结合得到可靠的保证。表面洁净度的高低是衡量表面预处理质量好坏的重要指标。检测表面清洁度的常用方法如下：1、目测法：在室内白天光线或照明相当的日光灯下，用肉眼检查表面有无残留污物，如有任何明显污物则为不合格。２、擦拭法：用清洁柔软不掉毛的白布或黑布擦拭，观察布的表面有无异物污染，如有明显的沉积污染为不合格。３、水滴试验法：在水珠滴在工件表面，除油不彻底的表面，水滴成球形，表面倾斜时会滚落下来，除油彻底时，水滴散布于表面呈水膜，水膜均匀摊开没有干斑。四、表面除油(一)油污的性质油污按其化学性质可分为两大类：皂化类和非皂化类。所有植物和动物油脂都属于皂化类，它们都是甘油和高分子有机酸的脂类。这些油脂之所以称为皂化油脂，是由于它们在碱的作用下能分解生成一种溶于水的脂肪酸盐——肥皂和甘油。这个反应称为皂化反应，生成的肥皂和甘油溶于水，即可被水冲洗掉。非皂化油脂是由不同成分的碳氢化合物的混合物所组成的矿物油，如汽油、凡士林、各种润滑油等。这类油脂在碱的作用下不起化学分解反应，因此称为非皂化油脂。但它们能在一定条件下与碱形成乳浊液，也可以从金属表面除去。（二）除油方法在镀覆过程中，一般是用下列几种方法除油。这几种方法通常是结合起来使用，以达到最佳除油效果。１、机械除油机械除油一般作为表面除油的第一道工序。它是用车床车削、钢丝刷擦刷等方法机械地将表面污垢除去。还可用棉纱蘸碱性溶液擦洗油污。２、有机溶剂除油这是一种用有机溶剂来溶解皂化和非皂化油脂的方法。最常用的有机溶剂是丙酮和酒精。该方法的特点是除油速度快，对基体金属无腐蚀作用，但有机溶剂易燃，并且除油不太彻底，在溶剂挥发后，表面上会留下一层油膜。因此，在大多数情况下，用有机溶剂除油后，还必须进行补充除油，如用电化学法除油。３、化学除油化学除油就是利用碱性溶液对油脂的皂化和乳化作用，除去皂化性油脂；利用碱液中表面活性剂（乳化剂）的乳化作用除去非皂化性油脂。４、电化学除油电化学除油又称为精除油。是在通电的情况下，用镀笔蘸特制的除油液——电净液，在制品表面擦拭所进行的电解除油过程。对几乎所有的待镀件，电化学除油都必须作为最后一道除油工序。电化学除油比上述任何一种除油法的效果都要好。电化学除油分为阴极除油、阳极除油和周期性变换极性联合除油三种方法。５、超声波除油将带有油污的零件放入除油液中以一定频率的超声波辐射进行除油的过程，叫做超声除油。（三）除油方法选择除油方法的选择，取决于基体材料的性质、零件大小、几何形状的复杂程度、批量以及零件表面油污的性质和数量等因素。当表面油污较多，但对制品精度要求不高时，宜先用机械法除油垢脏物，再用清洗剂清洗和丙酮擦拭，最后用电化学除油。对于一些大型的零件或设备中不易拆卸的部件局部施镀时，通常是用手工刷洗、有机溶剂擦拭和最后电解除油的方法。当一次镀覆同一种制品数量较多、形状复杂时，可先借用电镀除油槽除油，再用电净液除油。磨光、抛光后的制品表面及经过刮削、研磨的机床导轨面等，总残留一些抛光膏或研磨膏，这些物质里面一般都含有非皂化的粘合剂，很难在碱液中除去，必须先用有机溶剂擦洗，再进行电化学除油。对于小孔、盲孔或凹槽等形状复杂的零件除油时，应先用化学清洗剂仔细地擦刷和冲洗，然后用有机溶剂和电化学除油。对铸铁、铸钢、铸铝等疏松材料除油时，可先用火焰加热基体，使微孔中油污冒出，用水剂清洗剂加温水冲洗，最后用电化学精除油即可。至于究竟采用阴极除油，还是采用阳极除油，或是阴阳极联合除油，则要根据制品的材料及加工方法确定。阴极除油（工件接电源负极）的特点是速度快，对基体腐蚀很小，但阴极上析出的氢气会渗到基体内并残留在镀层中，使其发生氢脆和降低镀层质量。阳极除油（工件接电源正极）特点是基体不存在发生氢脆的危险，能除去表面上的残渣和某些金属（如锌、锡、铝等）杂质，但除油速度慢，并且对某些金属腐蚀性强。在电刷镀工艺中，大部分金属材料，如低碳钢、低碳合金钢、中碳钢、中碳合金钢、铸铁、不锈钢、铸造钢、铜及其合金等都采用阴极除油法。对于高强度钢（σb＞1200Mp）、高强度合金钢以及其他对氢比较敏感的材料，就不能用阴极除油，而只能用阳极除油。根据材料的性质，有时也可采用联合除油法。即先在阴极除油，再转为短时间阳极除油，或先在阳极除油，再转为阴极除油。这种情况下，金属内的氢几乎在很短时间内就能完全除去，并恢复零件的弹性。如在铬镀层上施镀时，用此法除油效果很好。在消耗相同电量时，电流密度大，除油速度就快，零件表面的渗氢时间短。因此，在较高电流密度下进行短时间的除油要比低电流密度下长时间除油更为有利。无论采用哪一种方法除油，都必须检查除油质量，其方法是用自来水冲洗后，表面均应润湿性好，水膜均匀摊开无干斑，不挂水珠，无灰尘。五、表面除锈（一）锈蚀的特征１、钢和铸铁的锈蚀的特征锈蚀开始时表面发暗，轻锈呈暗灰色；中度锈蚀时表面会变成褐色或棕黄色；严重锈蚀时表面呈棕色或褐色疤痕，甚至产生锈坑。２、铜和铜合金的锈蚀特征铜的锈蚀产物呈绿色，也有的呈红棕色或黑色。铝青铜表面的锈蚀产物呈白色、暗绿色及黑色。铅青铜的锈蚀产物有时呈白色。３、铝和铝合金的锈蚀特征初期锈蚀表面呈白色或暗灰色的斑点，后期锈蚀则有白色或灰白色粉末状的锈蚀产物充满锈坑。（二）常用的除锈方法１、机械法除锈这种方法就是将氧化层用机械法将其剥落，如在磨光砂轮上磨光，在抛光机上抛光，或用钢丝刷、砂纸、油石等工具手工擦刷和打磨。厚层的氧化皮可有车床车削。２、化学除锈化学法除锈就是将零件浸入能与金属氧化物起化学反应的酸性或碱性溶液中，将氧化皮腐蚀掉。除氧化皮的溶液，一般都是各种酸类（H2SO4、HCl、HNO3）和它们的混合物；所以，在酸洗前，要将表面油污预先清除，才能使除锈效果更佳。３、电化学除锈电化学除锈也叫表面电解活化，所用溶液叫活化液。活化的实质是对基体表面的化学腐蚀和电解刻蚀。化学腐蚀是活化液中酸与氧化物起化学反应，将其腐蚀掉，电解刻蚀是利用电极上产生的气泡对氧化膜的机械撕裂作用而将其剥离。活化亦可分为阴极活化和阳极活化。阴极活化时，零件接电源负极，氧化皮的去除是借助于析出氢对氧化物的还原和机械剥离作用。阳极活化时，零件接电源正极，氧化物的去除是借助于金属的电化学和化学溶解，以及析出氧气的机械剥离作用。电解活化是整个表面预处理的最后一道工序，活化的质量优劣是决定镀层与基体能否结合良好的关键。因为它能很快地除去零件表面的薄层氧化膜，使基体表面受到轻微的刻蚀，使金属晶格充分显露，表面处于活态，以便于溶液中金属离子的沉积结晶。应该注意，只有当零件表面的油污清洗干净时，活化才能取得良好效果。（三）除锈方法选择对于厚氧化皮，应采用机械加工或化学法除去；局部锈蚀可用钢丝刷擦刷或砂纸打磨，最后进行电解活化处理。预先经过机械加工的新件表面，宜用有机溶剂擦拭后再电解活化，或直接经电解活化处理即可。电解活化时，是选用阴极活化，还是选用阳极活化，应根据它们自身的特点和材料的特性。阴极活化时对基体金属腐蚀作用很弱，但易引起氢脆，有时还会有某些金属杂质在零件表面上沉积出现。阳极活化时对基体金属作用很强，活化速度快。因此大部分材料，如低碳钢、低碳合金钢、中碳钢、中碳合金钢、铸钢、铸铁、铜、铝、高强度钢等都是采用阳极活化（工件接电源正极）。对于铬钢、铬层等都采用阴、阳极周期性交换活化法，即先用阴极活化，再转为阳极活化，最后一般在阳极上活化结束。这种方法在一定程度上能减轻氢脆现象。对于高合金钢、特殊钢、白口铸铁等材料也可用阴极活化，但要选用适当的活化液。六、非镀表面的保护和遮蔽待镀表面在经过清理、加工整形、有机溶剂除油后，其周围邻近的非镀表面和镀液可能流淌到的部位，都应采取包塑料布、粘贴绝缘胶带或涂绝缘漆的办法保护起来，以防止周围基体被溶液腐蚀或生成置换金属层。粘贴胶带时，除露出待镀表面外，还应留出3mm～5mm宽的表面，这样可以使需要镀覆的部位与邻近表面平滑过渡，还可以防止胶带的边缘效应使沉积层过快地起毛刺。待镀覆部位如果有键槽、油孔等，应将里面的油污清洗干净后，用合适尺寸的石墨塞或木塞堵住。切不要有铅塞堵，否则，被腐蚀下来金属会污染镀液。另外，在不解体镀覆机床导轨面以及类似的零件时，与待镀部位相近的其他零件，也要事先用塑料布或其他物品保护起来，以免溅上溶液，腐蚀表面，影响使用寿命和精度。第四节电刷镀工艺参数选择一、电源设备输出参数的选择电刷镀过程中的电源设备输出参数主要指电压和电流，其中电压是关键参数。工作电压的高低，直接影响着镀液的沉积速度和镀层质量。当电压偏高时，电刷镀电流相应提高，发热量也增大，从而使镀液温度升高，镀层表面很容易干燥，这种情况下，不仅镀液浪费大，阳极烧损严重，而且容易使镀层粗糙发黑，甚至过热脱落；当电压偏低时，不仅沉积速度太慢，而且同样会使镀层质量下降。所以，为了保证得到高质量的镀层和提高生产率，应按每种镀液确定的电压范围调节使用。在调节电压时，不能简单地取其调节范围中间值，而应根据具体情况合理选用。被镀面积小时，工作电压宜低一些，反之，被镀面积大时，工作电压宜高一些。镀笔与零件相对运动速度较慢时，电压应低一些，反之，电压应高一些。刚开始刷镀时，若镀液与零件温度较低，则起镀电压应低些，然后可逐渐提高。对同一种镀液在相同的工艺条件下，整个镀积过程中的工作电压有时也要视情况不断调节。例如，用特殊镍打底层，开始先用18V高压冲击镀，以提高电流密度，促使多生核，细化镀层晶粒，5s～10s后，降到正常电压12V。又如，用快速镍镀工作层时，开始选用最佳工作电压14V，待随着零件与镀液温度上升和刷镀接近最终尺寸时，应把电压降到12V，以获得晶粒细密、表面光亮的镀层。在整个电刷镀过程中，电流值是变化的。当其他条件一定时，通过调整镀笔对镀件表面的压力，可在一定程度上改变电流值的大小。当电流超载时，可换用小镀笔，以减少镀笔与工件的接触面积，从而减小电流值。在镀积过程中，一般通过电流表对电流进行监视。在镀各种合金镀液时，对电压的要求更为严格，不仅要在规定的范围内选用，而且还要在整个镀积过程中保持稳定，方能获得成分均匀的合金镀层。二、镀笔与零件的相对运动速度电刷镀时，镀笔与工件之间必须做相对的运动，相对运动有以下作用：1、允许使用大电流密度，而不“烧焦”工件表面，提高沉积速度和生产效率。2、对溶液起搅拌作用。使溶液的浓度，电流密度在阴极（镀件）表面上不断变化，克服浓差极化现象，使更多的金属离子有机会还原沉积。3、相对运动能机械地驱除工件表面上的气泡和其他杂质，有利于减少氢脆，提高镀层质量。4、造成晶粒断续成长的结晶过程，形成高密度位错，有利于细化晶粒、强化镀层质量。因此，操作时必须使镀笔与工件间产生相对运动，并且运动的速度也要正确选择，速度太慢时，会引起镀层质量下降，产生缺陷。例如，会使镍镀层颜色发暗，随后逐渐粗糙变脆；铜和银镀层会有明显“烧伤”；软金属（如镉、锡、锌）镀层会生成多孔性海绵状物质；在铬镀层上则会出现黑色斑痕。相反，速度太快时，会降低电流效率和沉积速度。对于每一种镀液都有一个最大临界的相对运动速度，超过该速度，就根本不会形成镀层。相对运动速度也有一个最佳范围，选用时，要根据具体情况，灵活掌握。例如，在起镀时，相对运动速度宜采用下限，随着零件和镀液温度升高，运动速度应相应加快。在提高电压和电流时，相对运动速度也要适当提高，反之应降低。有些情况下，相对运动速度因受设备传动条件或零件结构的限制，无法达到规定的最佳值时，可以通过调整电压来进行补偿。例如，所用的转胎速度无法降低，相对运动速度高于最佳范围，则可提高电压和电流，以获得正常的镀层质量。在低于最佳相对运动速度的场合下，如死角、窄缝和小孔等活动余地较小的场合，则采用低限电压，小电流操作。三、镀笔和与零件间的运动方式和运动轨迹镀笔与零件之间的相对运动是通过以下三种方式获得的：1、零件不动，使镀笔运动；2、镀笔不动，使零件运动；3、使零件与镀笔同时运动。对于大型非回转零件、不能解体件、小面积局部修补件、狭缝、凹坑、划伤、沟槽等，一般都采用零件固定，使镀笔移动的方式。例如，电刷镀机床导轨、轴承座、修补槽镀层局部脱落等零件。对于各种回转体零件（轴类、内孔类），可用第二种方式，即将零件夹持在车床上或转胎上使其作回转运动，手持镀笔或将镀笔固定在车床刀架上，以适当的压力靠在零件的被镀表面上。在电刷镀很小直径的内孔时，可将零件夹持在转胎上，使用旋转式镀笔，将镀笔插入孔中，使零件与镀笔同时向相反方向作回转运动。在确定了运动方式后，使镀笔在零件表面上沿什么轨迹运动也应当非常注意，其目的是使镀笔与被镀面的各点接触时间大致相等，以保证镀层厚度均匀。例如，在平面上电刷镀时，应采用圆周式运动轨迹，才能获得厚度均匀的镀层，不宜用直线式往复运动轨迹，由于两端部与中间段的接触时间不等，使镀出的镀层厚度不均。在转胎上对轴外圆表面用月牙型或平板型阳极的镀笔电刷镀时，一面使零件旋转，一面使镀笔缓慢地沿轴向做往复运动，从而使镀笔在外圆表面上电刷镀出的轨迹为螺旋线。这种电刷镀外圆表面的方法，有时会出现靠轴两端周圈上镀层薄些，为些，可将镀笔在两端多停留一些时间来补偿。四、温度的控制（一）零件温度在电刷镀操作的整个过程中，零件的理想温度是在15℃～35℃范围内，最低不能低于10℃，最高不宜超过50℃。在冬季，环境温度比较低时，零件的起始温度也不能低于10℃。低于10℃时，镀前必须对零件预热，小零件可直接放在热水中浸泡或用热水冲洗，较大的件或对大件局部电刷镀时，也可用热水冲洗或用电热器烘烤，如果零件允许的话可用喷灯或气焊枪对工件局部加热，使温度提高到10℃以上。对不容易预热的零件，只能采用较低的电压和相对运动速度起镀。在夏季，环境温度较高，不低于20℃时可直接用正常的电压和相对运动速度起镀。随着电刷镀过程的进行，零件温度逐渐升高，当温度升高较快时，应勤换镀笔、勤浇镀液，必要时应停止刷镀，待工件温度降低后继续进行。电刷镀过程中零件受热一般都很小，不会引起变形，也不会引起零件表面热效果的改变。但应注意，尽管零件温度不高，由于金属材料热胀冷缩，温度的变化对零件的尺寸精度还是有影响的。所以镀完后，在热态下测量尺寸时必须留出余量。尤其对那些尺寸精度要求高，镀层较厚、镀后不再机械加工即交付使用的零件，热态下测量尺寸时，更应该考虑这个因素。（二）镀液的温度所有镀液的使用温度保持25℃～50℃范围内最理想。这不仅能使镀液本身的物化性能（如pH值、电导率、溶液成分、耗电系数、表面张力等）保持相对稳定，而且能使镀液的沉积速度、均镀能力和深镀能力及电流效率等始终处于最佳状态，并且所得到的镀层内应力小、结合性能好。电刷镀时，如果镀液温度不低于25℃时，允许在常温下使用，这时可通过调整工作电压和相对运动速度来适应差别不大的环境温度。在冬季，环境温度较低，当镀液温度低于10℃时，要将其加热（可将盛有溶液的桶放入热水中）到25℃以上，方可使用。否则，镀液温度低、导电能力差、金属离子移动速度慢，使沉积速度降低，镀层应力大，出现爆皮、脱落现象。镀液的温度也不可过高，超过80℃时，镀液蒸发太快，有些化学成分就会挥发、分解，使成分改变，从而降低了镀层质量。（三）镀笔的温度由于石墨阳极本身有一定的电阻，加上电极反应的热效应，时间长了，就会使镀笔发热，温度升高。石墨阳极长时间在较高温度下使用，表面就会烧损和腐蚀，烧蚀下来的泥状石墨，附在阳极与包套之间使电阻增大，从而使镀笔温度进一步升高。如此恶性循环，后果是沉积速度大大降低，镀液被污染，部分物质挥发，成分改变，这样就不会得高质量的镀层。为了防止镀笔过热，在电刷镀厚层时，应同时准备几支镀笔，轮换使用，并定时将镀笔放入冷镀液中浸泡，使温度降低。镀笔的散热部位，应保持清洁，上面有钝化层或锈蚀时，都将影响散热效果，应及时清理干净。五、工艺规范的选择（一）电净工艺规范的选择电净就是用专用的电净液电解除油，其工艺规范较简单，主要是控制电压和电净时间。电净液去油污能力很强，可适用于任何金属材料。但是，对不同的基体材料，通电的电源极性应有不同的接法。表4—1为各种材料的电净规范。表4—1给出的电净时间，是指阳极与被镀面的接触面积比为1/3的时间范围。当接触面积比大于或小于1/3时，电净时应适当地缩短或延长电净时间。高强度钢电净时，时间应尽量短，以除净油为止。表4—1不同材料上的电净工艺规范基体材料电净液电源极性电净时间/s工作电压/V低碳钢、普遍低碳合金钢1号正接15～308～12中碳钢、中碳合金钢1号正接15～308～14不锈钢、高合金钢、特殊钢1号正接15～3010～14铜及铜合金1号正接30～458～12铝及铝合金1号正接15～3010～15铬镀层1号正接15～3012～15铸铁0号正接30～6012～15高强度钢1号反接尽量短，除净油为止10～12（二）活化工艺规范的选择被镀表面进行电净处理后，还必须进行活化处理。活化的目的是除去表面上的薄层氧化膜，并对表面进行电解刻蚀，以利于镀层与基体的结合。活化处理时所用的活化液，使用时选择性很强。不同的活化液对基体的刻蚀能力和作用是不一样的；不同的基体材料应选用不同的活化液和活化工艺规范。对于低碳钢等含碳化物较少的材料，用1号或2号活化液一次活化处理后即可电刷镀，由于2号活化液刻蚀能力强，活化速度快，故活化时间应比用1号活化液短一些，否则，会使基体产生过腐蚀，使表面的微坑大小不一，分布不均，不利于镀层与基体的结合。对于中碳钢、中碳合金钢，高碳钢等含碳量较高的材料必须进行两次活化。一次活化时用2号活化液比用1号活化液效果好，活化时间也应比在低碳钢上活化时间稍长，以使表面活化充分。由于中、高碳钢含碳量高，而1号和2号活化液对碳化物的作用很小，故必须用3号活化液进行二次活化。因为3号活化液对铁素体作用很微弱，但对碳化物作用强烈，所以3号活化液可溶去表面上游离出的碳化物，使表面露出微观的凹凸不平和微坑，而且大小适中，分布均匀。对铸铁材料也必须采用两次活化法。在用2号活化液活化时，电压应稍高些，用3号活化液活化时，时间应稍长些；这样有利于充分活化基体，并彻底除去表面碳化物和片状石墨，提高镀层与基体的结合性能。不同材料上的活化工艺规范见表4—2。表4—2不同材料上的活化工艺规范材料活化液电源极性电净时间/s工作电压/V低碳钢、低碳合金钢1号或2号反接1号30～502号20～401号10～142号8～14中碳钢、中碳合金钢、高碳钢2号＋3号反接2号30～603号30～602号8～143号18～25不锈钢、高合金钢2号＋3号反接2号30～503号30～502号6～123号18～25铜及铜合金3号反接20～4010～15铝及铝合金2号反接15～308～14铸铁2号＋3号反接2号30～603号50～902号10～153号18～25铬镀层铬活化液正反交替30～6010～15（三）底层工艺规范的选择底层又称过渡层或起镀层。是指在正式电刷镀尺寸层或工作层以前，选用一种合适的镀液镀一层很薄的镀层。预镀底层的作用，不仅仅是提高基体与镀层结合强度的需要，还能防止有腐蚀作用的镀液对基体金属的腐蚀。最常用打底层的镀液是特殊镍，它几乎适用于所有钢铁件（碳钢、不锈钢、铬钢、合金钢）铜件和铝件；铸铁、铸铝等宜用中性镍起镀，不宜用酸性溶液起镀，防止表面微孔中残留镀液对基体产生腐蚀；高强度钢使用专用镀液——低氢脆镉镀底层。对于不同的基体材料应选用不同的镀液镀底层，有些镀液不能直接电刷镀到预处理过的基体表面上；有些镀液由于金属离子的晶格与基体金属离子的晶格结构差别很大，直接电刷镀到基体上，其结合力较差；还有的镀层虽然与某些金属离子的晶格较好，但在使用中可能会发生电化学腐蚀，从而降低了镀层结合力。如在钢件上不能直接镀酸性铜，防止出现结合力不好的置换性镀层，碱性铜镀层虽能在钢铁件表面良好结合，但属阴极性镀层，在腐蚀条件下工作时，由于电化学作用会加速基体的腐蚀，因此也不宜在钢铁上直接镀碱铜，都应先用特殊镍起镀。电刷底层时，都要先在不通电情况下，用镀笔蘸着镀液将已活化好的表面迅速擦试一遍；甚至在镀完一种镀层，更换另一种镀液时，也应该这样做。这种无电擦拭能起到以下作用：1、在被镀表面预先布置金属离子；2、隔离空气，阻止空气与活化后的表面直接接触，以防氧化；3、使被镀表面的pH值趋于一致，增强表面的润湿性；4、机械摩擦和化学作用去除工序间的微量氧化物；5、简化操作工序。如用特殊镍镀完底层后，再镀快速镍时，可用无电擦拭代替水冲洗。在用特殊镍镀底层时，无电擦拭完后，往往先用较高电压（约为正常电压的1.5倍）进行短时间的冲击电刷镀，这种冲击电刷镀也有两个好处：一是以较大的电流密度，使工件表面的化学活性趋于均匀，从而提高镀液的分散能力；二是改善金属离子结晶状态，增加晶核形成的数量，从而起到细化晶粒，提高结合强度的作用。（四）尺寸镀层工艺规范的选择对磨损较严重或加工超差比较大的零件，需要电刷镀较厚镀层才能恢复到标准尺寸。为了快速恢复零件的尺寸，在能满足零件技术要求的前提下，可选用沉积速度快的镀液做为快速恢复尺寸的材料。最常用的是快速镍、碱铜、致密快镍、高速酸铜、高堆积碱铜、高堆积镍和碱镍等镀液。快速恢复尺寸镀层是在底层镀完后，镀工作层之前进行。例如，在一个45号钢件表面上电刷镀厚0.2mm的镀层，可镀特殊镍2μm～3μm，再用碱铜镀0.12mm～0.13mm，最后再用快速镍镀到需要的尺寸。当工件被划伤、表面出现深沟时，也应先用沉积速度快的镀液补平沟槽，然后再镀工作层。例如机床导轨，因使用不慎，表面被研伤，出现一条长100mm，宽5mm、深0.5mm～1mm的沟。沟槽经整形、电净、活化等表面处理后，用快镍镀0.02mm～0.03mm厚的底层，再镀碱铜。由于沟槽较深，用碱铜填补到一定的厚度时，镀层会变粗并在边缘上出现毛剌，此时要停下来，用刮刀将粗糙物和毛剌刮掉，用砂纸打磨光滑后，再继续填补（继续填补前须电净除油），直至填平。填平后，用刮刀、油石、平尺等工具刮研、找平，留出0.06mm～0.08mm尺寸，最后用快速镍或镍钨（50）镀液镀至标准尺寸。（五）夹心镀层工艺规范的选择每一种单一的镀层，都有一个比较安全的厚度（表4—3）。所谓安全厚度就是指在镀层质量的各项性能指标得到保证的前提下，一次所允许镀覆的厚度。当随着厚度的增加超过安全厚度时，镀层内应力就会增大，裂纹率增高，使结合强度和镀层抗拉强度下降。镀层过厚时会引起自然脱落。所以单一镀层的厚度必须加以限制。表4—3常用镀层的安全厚度镀层名称镀层安全厚度/μm镀层名称镀层安全厚度/μm特殊镍5镍—钨合金70快速镍130镍—钴合金50碱铜130高速铜200高堆积碱铜200半光亮镍100碱镍100镍—钨（50）70高堆积镍130低应力镍130中性镍100铁200机械零件磨损表面需要恢复的尺寸往往高于单一镀层所允许的安全厚度。为了改变单一镀层的应力状态，往往在尺寸镀层中间夹镀一层或几层其他性质的镀层，故称为夹心镀层。夹心镀层的主要作用是改变镀层的应力分布，防止应力向一个方向增加，以至大于镀层与基体的结合力而造成镀层的脱落。单一镀层的安全厚度与被镀面积的大小是有关系的，在较小面积上电刷镀时，安全厚度可稍大一些。例如一条较深但很窄的沟槽（尺寸为长×宽×深＝200m×3mm×1mm），可用一种镀液一次填平而不用镀夹心层。常用作夹心层的镀液有低应力镍、快速镍、碱铜、特殊镍和碱镍等。夹心层的厚度一般不超过0.05mm。（六）工作镀层工艺规范的选择在镀件上最后刷镀的直接承受工作负荷的镀层称为工作层。选择工作层时，可从以下几方面考虑：1、所选用的镀层应满足工件的工况要求；2、与底层（或尺寸镀层）之间不会引起接触腐蚀，并有良好的结合强度；3、镀液沉积速度快。静配合表面一般选用快速镍、半光亮镍镀液；要求耐磨性高的表面可用镍—钨（50）、镍—钨合金；要求防渗碳表面选用碱铜；要求防粘着并减摩的表面可镀上一层0.005mm～0.01mm（七）工序间的水漂洗几乎所有工序之间和电刷镀完后都要用水对被镀面进行彻底的冲洗（或叫漂洗）。在电刷镀前，清理工件表面时，一般用热水漂洗表面为好，其作用为：1、有助于油污的去除；2、遇天冷室温较低时，可提高工件的起始温度。在电净与活化、一次活化与二次活化、活化与镀底层之间用水漂洗的作用是冲洗掉处理下来的油污、杂质和残留镀液。从底层至工作层的各个工序之间用水漂洗的作用是将表面的残留镀液冲洗干净，防止镀液相互污染，影响镀层质量。工件镀层镀完后，也要用水冲洗，并最后用肥皂水或其他碱性溶液刷洗表面，以中和残留的酸液，防止日后对镀层产生腐蚀。在极少数的场合下，例如用特殊镍镀底层转为镀快速镍时，也可不必用水冲洗。为了确保镀层的质量，对水的质量应有一定的要求。一般说，可作饮用的自来水基本上合乎使用要求。使用冷开水（软水）或蒸馏水则更好。混浊的江水、河水绝不允许使用，井水和泉水应慎用。对冲洗水的温度也应注意。在室温不低于10℃时，电净、活化和打底层后，用室温下的水冲洗即可，因为此时操作时间较短，零件温度还不高。当镀层较厚，电刷镀时间较长时，在镀完尺寸或工作层以后，零件的温度可能较高，这时一定要用接近零件温度的水冲洗。尤其是在冬季天气寒冷时，如果直接用冷水冲洗，镀层会被激冷而收缩，出现裂纹，甚至脱落。第五节常用金属材料表面电刷镀工艺一、电刷镀的一般工艺过程电刷镀的一般工艺过程见表5—1，实际操作中，可视不同的基体材料和表面要求，增加或减少相应的工序。表5—1电刷镀的一般工艺过程工序号操作内容主要设备及材料1镀前准备：（１）被镀部位机加工；（２）机械法或化学法除油污和锈蚀。机床、砂轮、砂纸等2零件表面电化学除油（电净）电源、镀笔、电净液3水冲洗工件表面清水4保护非镀表面绝缘胶带、塑料布5零件表面电解刻蚀（活化）电源、镀笔、活化液6水冲洗工件表面清水7镀底层电源、镀笔、镀底层溶液8水冲洗工件表面清水9镀尺寸层电源、镀笔、镀尺寸层溶液10水冲洗工件表面清水11镀工作层电源、镀笔、镀工作层溶液12温水冲洗温水（50℃13镀后处理（打磨或抛光、擦干后涂防锈油）油石、抛光轮、砂布、防锈油二、在不锈钢上电刷镀工艺各种不锈，包括奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和铁素体不锈钢，都可用下列工艺电刷镀：1、用有机溶剂除油（水基清洗剂或丙酮）和机械法除去表面锈蚀（干净表面可省去此工序）。2、用1号电净液电解清洗。零件接电源的负极，电压10V～18V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间15s～30s。用清水冲洗表面。3、用2号活化液活化，零件接电源正极，电压8V～12V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间30s～50s，活化后表面呈银灰色。用清水冲洗掉污物与残留液。如果用2号活化液活化后，表面出现黑斑等脏物，则要继续用3号活化液活化。此时工件接电源正极，电压18V～25V，相对运动速度为100mm/s～160mm/s，4、镀底层。一般用特殊镍溶液，先不通电擦拭零件表面3s～5s，再将零件接电源负极，在18V电压下冲镀3s～5s，然后降至12V，镀1μm～2μm即可。用水冲洗（继续镀酸性溶液可省去此工序）。5、根据工作要求，选用合适的镀液镀工作层。6、用温水冲洗，并吹干表面，然后涂上防护油。三、在低碳钢及低碳钢合金钢上电刷镀工艺1、根据被镀件的表面状况，首先用钢丝刷、喷砂或机加工等方法，去除较严重的锈蚀。当零件表面有较多的油污及脏物时，要先用棉纱蘸水基清洗剂擦拭。任何油漆层和不牢固的旧涂层都要用机械法剥除或用专用溶液退掉。2、用1号电净液精除油，零件接电源负极，工作电压8V～12V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间15s～30s。3、用水冲洗表面。4、活化时，可根据表面情况，选用1号或2号活化液，1号活化液化较缓和，活化时零件接电源正极，工作电压10V～14V，相对运动速度为100mm/s～160mm/s，时间30s～50s，2号活化液比较强烈，故工作电压可低些（8V～12V），零件接电源正极，相对运动速度为100mm/s～160mm/s，时间20s～40s。5、清水冲洗。6、活化后，表面呈银灰色，则正常，可接着镀底层即可。如表面出现黑层，则要再用3号活化液除去，此时零件接电源正极，电压18V～25V，相对运动速度为100mm/s～137、清水冲洗。8、镀底层，最好选用特殊镍溶液，零件接电源负极，先不通电用镀笔蘸特殊镍擦拭零件表面3s～5s，然后用18V电压下冲镀3s～5s，再降至12V，在相对运动速度100mm/s～200mm/s下镀1μm～2μm即可。如果不用特殊镍打底，也可直接刷中性镍、碱铜、锌等镀液。9、清水冲洗。10、镀工作层，可根据零件的表面要求，选择合适的镀液。快速镍能快速恢复尺寸，并能提高表面的耐磨性。操作时工件接电源的负极，电压8V～14V，相对运动速度为80mm/s～130mm/s。碱铜镀层可起防渗碳、渗氮作用，也可快速恢复尺寸。镀铜时，电压为10V～14V，相对运动速度为130mm/s～111、清水冲洗。12、吹干表面并涂防护油。四、在中碳钢及中碳合金钢上电刷镀工艺1、表面上有较严重的锈蚀应先用钢丝刷，纱布或机加工方法去掉，较厚的油污用棉纱擦净，然后用有机溶剂擦洗。2、用1号电净液精除油。零件接电源负极，工作电压10V～14V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s,时间15s～30s，应尽量短，油除净为止。清水冲洗，冲洗后表面湿润性要好，不挂水珠。3、用2号活化液活化。零件接电源正极，电压8V～12V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s，时间30s～60s，出现黑灰色为正常，用水冲洗，冲洗后表面呈暗灰色或黑灰色。4、用3号活化液活化，除去表面碳黑层。零件接电源正极，电压18V～25V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s，至表面呈银灰色，用清水彻底冲洗掉碳黑脏物和残留液。5、镀底层，用特殊镍溶液镀底层，零件接电源负极，先不通电用镀笔蘸特殊镍擦拭零件表面3s～5s，然后用18V电压下冲镀3s～5s，再降至12V，在相对运动速度100mm/s～200mm/s下镀1μm～2μm即可。清水冲洗（继续电刷镀酸性溶液时可不冲洗）。6、电刷镀工作层，根据零件表面的要求，选择合适的镀液刷镀。清水冲洗。7、吹干或擦干零件表面，然后涂上防护油。五、在高碳钢及高碳合金钢上电刷镀工艺1、去除油污和锈蚀。用电净液精除油，工件接电源负极，电压10V～15V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间15s～30s。用水冲洗表面。电净除油后的良好标志是用水冲洗后，表面湿润性好，不挂水珠。高碳钢及高碳合金钢的含碳量较高，且含有一定量的合金元素，电净时易产生氢脆，故电净时间应越短越好（当然在以除油彻底为前）。对氢脆很敏感的材料，可以用反接电源（工件接正极）来电净清洗。2、用1号活化液活化。工件接电源正极，电压10V～14V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s，直至表面出现黑色。用清水冲洗脏物及残液。3、用3号活化液除去表面的炭黑物。零件接电源正极，电压18V～25V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s。用清水冲洗掉炭黑物与残液，使表面出现银灰色。4、电刷镀底层，对于大多数高碳钢零件，表面工作负荷都较大，为了保证良好的结合强度，在电刷镀其他溶液以前都必须用特殊镍溶液打底。电刷镀时，零件接电源负极，先不通电用镀笔蘸特殊镍擦拭零件表面3s～5s，然后用18V电压下冲镀3s～5s，再降至12V，在相对运动速度100mm/s～200mm/s下镀1μm～2μm即可。用清水冲洗（继续电刷镀酸性溶液时可不冲洗）。5、根据被修复件的工况要求，选择合适的镀液镀工件层。清水冲洗。风吹干或揩干表面，然后涂防护油。六、在灰口铸铁上电刷镀工艺灰口铸铁的金相组织分三类，即铁素体＋石墨，铁素体＋石墨＋珠光体，珠光体＋石墨，不论哪类灰口铸铁表面上都分布着许多条状石墨。这种材料的特点是组织较疏松，分布在表面上的石墨极易脱落。故表面有许多小微孔，油污极易渗进去。针对这些问题，通过试验后，确定出以下电刷镀工艺：1、首先对被镀件表面进行清理，表面上的油污脏物、锈蚀、残存漆等都必须用机械方法全部清除掉。2、表面除油。表面除油是电刷镀工艺中的很重要的环节，而铸铁表面上除油尢为重要。由于铸铁材料的组织较疏松，表面有许多微孔，所以不仅要除去零件表面的油污，而且要去除微孔内的油污。可用以下三种方法除油：（1）加热局部基体，使孔中的油污溢出，然后用化学试剂除油（用水基清洗剂冲洗）；（2）用有机溶剂除油，如用丙酮擦洗；（3）电化学除油，用零号电净液精除油。电净时，工件接电源负极，电压14，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间30s～60s。实际应用时，一般是将上述三种方法结合起来使用，除油效果较好。3、电净后，用热水或温水冲洗。经电净除油后，再用活化液活化。对铸铁工件，活化表面的目的不仅要除去氧化膜、疲劳层和毛刺，而且要除去表面的碳化物和石墨碳黑。不同组织的铸铁材料，应选用不同的活化液。对于灰口铸铁，宜先用2号活化液活化，除去表面氧化膜、疲劳层，表面呈黑色为正常，活化时零件接电源正极，电压12V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间30s～60s。清水冲洗，除去表面污物与残液。再用3号活化液去除表面炭黑物，使表面呈现出银灰色。用3号活化液活化时零件接电源正极，电压20V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间50s～90s。清水冲洗，表面露出银灰色。4、镀底层。实践证明，对于各种钢、铜、铝及其合金等材料用特殊镍作为起镀层，是比较理想的。但是，它不宜直接用于多孔性的材料和易于酸蚀的基体金属上。经过电化学处理过的铸铁材料的待镀表面，由于组织缺陷多，抗腐蚀能力差，故不宜采用酸性镀液起镀。特殊镍是一种酸性溶液，pH=0.3，一方面由于H+浓度高，在电刷镀过程中，可能提高基体表面的扩散氢含量，使镀层发生氢脆；另一方面对基体腐蚀性强，从而降低了镀层与基体的结合强度。所以特殊镍不宜作为铸铁材料的起镀层用。实践证明，用弱碱性或中性溶液起镀像铸铁、铸铝这种组织比较疏松的材料，是比较理想的。目前，用快速镍或中性镍来作为铸铁材料的起镀层。用快速镍镀底层时，零件接电源负极，电压12V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s。用清水冲洗。5、电刷镀工作层。根据零件的工况要求，选择合适的镀液镀工件层。清水冲洗。风吹干或揩干表面，然后涂防护油。铸铁材料的电刷镀工艺具有如下特点：（1）多种形式多次除油。由于铸铁材料组织疏松，有较多的微孔，油污存留在表面微孔中，很难一次除净，所以要采取化学、有机溶剂、电化学等多种形式多次除油。（2）活化时间长。活化铸铁件不像活化钢件，它不仅要除去表面的氧化膜和疲劳层，而且要除去金属表面的石墨碳黑，使金属原子的晶格充分显露出来，所以要采用2号加3号活化液的工艺，并且活化时间要比钢件长约30%～50%。（3）电刷镀工艺参数有所不同。铸铁件与钢件相比，电刷镀工作电压要高2V～4V。电刷镀铸铁材料时，零件与镀笔的相对运动速度慢些，约慢60mm/s～100mm/s。（4）过渡层采用中性溶液。由于铸铁组织缺陷多，抗腐蚀能力差，所以不能用酸性溶液打底层，宜采用中性（稍偏碱性）溶液快速镍作为过渡层。七、在白口铸铁上电刷镀工艺由于白口铸铁含碳量高，淬硬倾向大，易产生白口。因此，同在灰口铸铁电刷镀工艺相比稍有不同。就是在第一步活化时用1号活化液比用2号活化液效果好，活化时零件接电源正极，电压16V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s。第二步活化时也是用3号活化液，以除去表面的炭黑物，活化时零件接正极，电压20V～25V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s。其他工艺都相同。八、在球墨铸铁上电刷镀工艺球墨铸铁的组织力学性能以及成分的均匀性都要比灰口铸铁好，所以在球墨铸铁上电刷镀可用与灰口铸铁相同的工艺即可获得满意效果。九、在铸钢上电刷镀工艺铸钢件表面也有一定的组织缺陷，如微孔、聚碳区等，所以也可与铸铁相同的电刷镀工艺，具体如下：1、用水基清洗剂清洗表面。2、用丙酮擦拭工件表面。3、用0号电净液精除油，零件接电源负极，电压14V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s。4、用温水冲洗，除去油污及残留液。5、用1号活化液活化，零件接电源正极，电压14V，相对运动速度为100mm/s～150mm/s，或用2号活化液活化，零件接电源正极，电压12V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s。6、清水冲洗。7、用3号活化液，除去表面碳黑物，零件接电源正极，电压20V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s。8、清水冲洗。9、用中性或稍偏碱性溶液镀底层。推荐用快速镍，电压12V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s，镀3μm～5μm即可。10、清水冲洗。11、根据零件表面的要求，选用合适的镀液镀工作层。12、清水冲洗。13、擦干表面，然后涂上防护油。十、在高强度钢上电刷镀高强度钢（σb在1200MPa以上）以及一些对氢脆比较敏感的金属，由于镀层易渗氢而易产生应力破坏。在施镀过程中要严格按下列工序进行电刷镀。1、首先用机械方法除去金属表面的锈蚀、腐蚀层以及较厚的油污层，也可用干燥的氧化铝进行表面喷砂处理，但决不允许用能使基体产生氢脆的酸性溶液清洗。操作时要特别小心，不要拉伤或刮伤基体表面。2、用丙酮擦拭表面。3、用电净液精除油，零件接电源正极，电压10V～12V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，电净时间应尽量短，以除净油为限。4、清水冲洗。5、立即用专用镀液——低氢脆隔电刷镀，作为底层，也可直接作为工作层。电刷镀时零件接电源负极，为了尽快地形成最初的金属覆盖层，开始先用18V电压冲镀5s～10s,然后降至12V电刷镀。6、清水冲洗。7、根据需要，再选用其他溶液在低氢脆镉镀层上电刷镀。8、清水冲洗。9、干燥表面，然后涂防护油。十一、在铜、青铜、黄铜材料上电刷镀工艺1、先用细砂布打磨表面，除去铜锈。2、用丙酮擦拭零件表面，除油脂。3、电净除油。使用1号电净液，零件接电源负极，电压8V～12V，相对运动速度为60mm/s～100mm/s，时间约为30s～40s。4、清水冲洗，清除脏物与残留电净液。5、用3号活化液活化。零件接电源正极，电压18V～20V，相对运动速度为100mm/s～130mm/s，时间约20s～40s。6、清水冲洗。7、镀底层。选用特殊镍溶液，零件接电源负极，先不通电用镀笔蘸特殊镍溶液擦拭零件表面3s～5s，然后用20V电压下冲镀3s～5s，再降至12V，在相对运动速度130mm/s～200mm/s下镀1μm～2μm即可。8、用清水冲洗（继续电刷镀酸性溶液时可不冲洗）。9、镀工作层。根据零件表面技术要求选用合适的镀液电刷镀。十二、在铝及铝合金以及低镁合金材料上电刷镀工艺这类材料包括L、LF、LD、LY等。1、铝表面极易氧化，可先用机械方法去除氧化层，用钢丝刷或用浸透了电刷镀溶液的砂纸（磨料最